Kimyasal Denge, Asit-Baz ve Çözünürlük Dengesi (11. Sınıf)

1. Tersinir Tepkimeler ve Kimyasal Denge

Ürünlerin tekrar tepkimeye girerek girenleri oluşturabildiği tepkimelere tersinir tepkime denir (⇌ ile gösterilir). Örnek: N₂O₄(g) ⇌ 2NO₂(g). Renksiz N₂O₄ ısıtılınca kahverengi NO₂ oluşur, soğutulunca renk açılır; bu gözlem tepkimenin her iki yönde de yürüdüğünü gösterir. Kapalı kapta tepkime başlayınca ileri hız azalır, geri hız artar.

• Denge, ileri ve geri tepkime hızlarının eşit olduğu durumdur (dinamik denge).
• Dengede derişimler sabittir ama tepkime durmaz; renk, basınç, derişim gibi makroskobik özellikler değişmez.
• Denge, kapalı sistemde ve sabit sıcaklıkta kurulur.
• Başlangıçta yalnız girenler varsa Q küçüktür, ileri yönde ilerler; ürünler fazlaysa geri yönde ilerler.

2. Denge Sabiti (Kc)

aA + bB ⇌ cC + dD için denge sabiti, denge anındaki mol/L derişimlerle yazılır. Saf katı ve saf sıvıların derişimi sabit kabul edilir, ifadeye yazılmaz.

Kc = [C]ᶜ · [D]ᵈ / ([A]ᵃ · [B]ᵇ)

• Tepkime ters çevrilirse Kc' = 1/Kc.
• Katsayılar n ile çarpılırsa Kc' = (Kc)ⁿ.
• Tepkimeler toplanırsa Kc değerleri çarpılır.
• Kc yalnız sıcaklığa bağlıdır.
• Gaz tepkimelerinde derişimler yerine kısmi basınçlarla Kp de yazılabilir.

3. Dengeye Ulaşıp Ulaşmadığını Tahmin Etme

Verilen anda derişimlerle türev tepkime oranı Q (kesir) aynı biçimde hesaplanır ve Kc ile karşılaştırılır.

Çözümlü örnek: H₂(g) + I₂(g) ⇌ 2HI(g), Kc = 50. Bir anda [H₂] = 0,1 M, [I₂] = 0,1 M, [HI] = 0,2 M. Q = (0,2)² / (0,1·0,1) = 0,04/0,01 = 4. Q < Kc olduğundan sistem dengede değildir, tepkime ileri yönde (HI oluşumu) ilerler.

4. Dengeye Etki Eden Faktörler (Le Chatelier İlkesi)

Dengedeki bir sisteme dışarıdan etki yapılırsa sistem bu etkiyi azaltacak yönde kayarak yeni bir denge kurar.

• Derişim: Bir maddenin derişimi artırılırsa denge o maddeyi azaltan yöne kayar; azaltılırsa o maddeyi artıran yöne kayar. Kc değişmez.
• Basınç/hacim (gazlar): Hacim küçülünce (basınç artınca) denge gaz mol sayısının az olduğu yöne kayar. Gaz mol sayıları eşitse kayma olmaz. Kc değişmez.
• Sıcaklık: Sıcaklık artınca denge endotermik yöne, azalınca ekzotermik yöne kayar. Kc değişir.
• Katalizör: İleri ve geri hızı eşit oranda artırır; dengeyi kaydırmaz, dengeye ulaşma süresini kısaltır, Kc değişmez.
• Sabit hacimde soygaz eklemek derişimleri değiştirmediğinden dengeyi bozmaz.

Örnek: N₂(g) + 3H₂(g) ⇌ 2NH₃(g) + ısı. Basınç artırılırsa denge gaz mol sayısı az olan (4 mol → 2 mol) NH₃ yönüne kayar. Sıcaklık artırılırsa tepkime ekzotermik olduğundan denge girenler yönüne kayar ve Kc küçülür.

5. Suyun Otoiyonizasyonu

Saf su çok az iyonlaşır: 2H₂O(s) ⇌ H₃O⁺(suda) + OH⁻(suda). Saf suyun elektrik iletkenliğinin çok düşük olması bu iyonlaşmanın göstergesidir. 25 °C'de saf suda [H₃O⁺] = [OH⁻] = 10⁻⁷ M'dir.

Ksu = [H₃O⁺]·[OH⁻] = 10⁻¹⁴ (25 °C)

pH = –log[H₃O⁺] pOH = –log[OH⁻] pH + pOH = 14

• pH < 7 asidik, pH = 7 nötr, pH > 7 bazik (25 °C).
• Sıcaklık artınca Ksu artar.